Vortrag Membran und Transport

Question 1

Wie dick ist die Membran?

Answer 1

5 nm

Question 2

Wie sehen Glycerophospholipide aus?

Answer 2

Amphiphile Moleküle
C1: Gesättigt
C2: Ungesättigt

Question 3

Wie sehen Sphingophospholipide aus?
(Schematisch)

Answer 3

Question 4

Wie sieht das Sphingophospholipid Sphingomyelin aus?

Answer 4

Gebundene organische Verbindung ist Cholin

Question 5

Wie sehen Glykosphingolipide aus?
(Schematisch)

Answer 5

Question 6

Was ist die Kritische Mizellbildungskonzentration?

Answer 6

Die Konzentration eines Tensids, ab der sich Mizellen bilden.

Bei einer weiteren Erhöhung der Konzentration gehen nahezu alle hinzukommenden Moleküle in Mizellen über.

Question 7

Welche Bewegungen eines Lipids in der Lipiddoppelschicht existieren?

Answer 7

Question 8

Was ist der parakristalline Zustand einer Lipiddoppelschicht?

Answer 8

Temperatur niedrig
-> Lipide in der Bewegung stark eingeschränkt
-> FS-Ketten steif + regelmäßig
angeordnet (Membran ist dicker)
-> Verhält sich wie ein Gel

Question 9

Wieso besitzen tierische Zellen Cholesterin in der Membran?

Answer 9

Versteifung der Membran + verhindert Kristallisation der FS-Ketten „Membranweichmacher“

Question 10

Wie sorgen Bakterien und Hefezellen für eine gute Fluidität ihrer Membran?

Answer 10

Veränderung der Länge + Sättigungsgrad der Kohlenwasserstoffschwänze

Question 11

Wo hin bringen die folgenden Proteine die Lipide:
Floppase
Flippase
Scramblase

Answer 11

Floppase: Von Cytosol nach Extrazellulär
Flippase: Von Extrazellulär nach Cytosol
Scramblase: Auf beide Seiten

Question 12

Was misst man beim FRAP (fluorescence recovery after photobleaching)?

Answer 12

Geschwindigkeit der Fluoreszenzerholung ~ Geschwindigkeit der lateralen Diffusion

Question 13

Woran sind integrale Membranproteine gebunden, wodurch diese Stabilität bekommen?

Answer 13

Verbunden mit Spectrin-Geflecht und Ankyrin, dessen Enden an das Cytoskelett geknüpft sind

Question 14

Was passiert mit einer Zelle, wenn es erblich bedingt einen Spectrinmangel oder Ankyrinmangel gibt?

Answer 14

Es kommt zu einer Sphärocytose.
Bedingt durch einen Defekt von Bestandteilen des Zytoskeletts (Ankyrin in etwa 50% der Fälle und Spektrin in je etwa 20%) kommt es zum Verlust der bikonkaven Form der roten Blutkörperchen (Erythrozyten). Die Erythrozyten nehmen die energetisch günstigere Kugelform an (Sphärozyt). Solche Blutkörperchen werden in der Milz vermehrt abgebaut.

Question 15

Was sind Lipid rafts?

Answer 15

‚Lipidflöße‘
Relativ hoher Gehalt an Sphingomyelinen, Glycosphingolipiden und Cholesterin
-> Schauen aus der Membran heraus, aber ihre Funktion ist noch unklar

Question 16

Was ist die Glykokalix?

Answer 16

Kohlenhydratschicht (10-20 nm) auf der Membranoberfläche
Bestandteile der Glykokalyx:
A) Glykolipid
B) peripheres Glykoprotein
C) integrales Glykoprotein
D) Proteoglykan

Question 17

Was ist ein Uniporter, Symporter, Antiporter?

Answer 17

Question 18

Wie sind Aquaporine aufgebaut?

Answer 18

Ein einzelner Kanal besitzt 6 TM-Helices + 2
kurze Helices
4 Kanäle lagern sich zu Homotetramere zusammen
Sehen wie Sanduhren aus

Question 19

Aquaporine sehen wie Sanduhren aus. Welches Sequenzmotiv ist für den Transport von Wassermolekülen wichtig?

Answer 19

(N–P–A, Asparagin–Prolin–Alanin)
Asparagin wechselwirkt an Engstelle mit Wassermolekülen

Question 20

Wie vermittelt die Na-K-Pumpe (Na/K ATPase) ihre Funktion? (Mechanismus)

Answer 20

Question 21

Wie vermittelt ein ABC-Transporter seine Funktion? (Mechanismus)

Answer 21

Question 22

Wie ist ein ABC-Transporter aufgebaut und für was steht die Abkürzung ABC?

Answer 22

2 NBD + 2 TM Domänen (je 6 TM Helices)
ATP bindende Kassette (= ABC)

Question 23

Hat trans-Ölsäure einen höheren oder niedrigeren Schmelzpunkt als cis-Ölsäure und warum?

Answer 23

Trans-Ölsäure hat einen höheren Schmelzpunkt, da sich die FS-Ketten besser aneinander anlagern können
-> Stärkere Van-der-Waals-WW

Question 24

Zeichne die Struktur eines Glycerophospholipids das eine gesättigte C16-Fettsäuregruppe an Position 1 eine einfach gesättigte C18-Fettsäuregruppe an Position 2 und eine Ethanolaminkopfgruppe hat

Answer 24

Question 25

Welche der in der Tabelle aufgeführten Glycerophospholipidkopfgruppen kann Wasserstoffbrücken bilden?

Answer 25

Alle, außer Cholin

Question 26

Ragt die Phosphatidylglycerinkopfgruppe von Cardiolipin aus einer Lipiddoppelschicht so wie die Kopfgruppen anderer Glycerophospholipide heraus?

Answer 26

Nein

Question 27

Warum können Triacylglycerine keine wesentlichen Bestandteile von Lipiddoppelschichten sein?

Answer 27

-Triacylglycerine sind nicht amphiphil -Triacylglycerine dienen als Energielieferanten, sie werden durch Lipasen in die freien Fettsäuren gespalten -> β-Oxidation

Question 28

Werden Bakterien, die bei 20°C wachsen und auf 30°C erwärmt werden, eher Membranlipide mit a) gesättigten oder ungesättigten Fettsäuren und b) kurzkettigen oder langkettigen Fettsäuren synthetisieren? Erkläre die Antwort.

Answer 28

Gesättigte und langkettige Fettsäuren -> bessere Zusammenlagerung der FS und stärkere Van-der-Waals-WW -> geringere thermische Bewegung

Question 29

a) Wie viele Windungen einer α-Helix sind notwendig, um eine Lipiddoppelschicht (ca. 3 nm dick) zu durchspannen? b) Was ist die Mindestanzahl an Aminosäuren dafür? c) Warum enthalten die meisten Transmembranhelices mehr als die Mindestanzahl an Aminosäuren?

Answer 29

a) 5,6 Windungen (pro Windung 0,54 nm) b) 20 AS (pro Windung 3,6 AS) c) TM-Helices liegen nicht immer genau senkrecht zur Membran & Membran ist nicht überall gleich dick (lipid rafts -> dicker)

Question 30

Der Abstand zwischen den aufeinanderfolgenden Ca-Kohlenstoffen in einem β-Faltblatt ist ungefähr 0,35 nm. Kann ein einzelnes neun Aminosäuren langes Segment mit β-Faltblattkonformation als Transmembranbereich eines integralen Membranproteins dienen?

Answer 30

Nein, zur Bildung von β-Fässern benötigt es 8-22 Stränge.

Question 31

Werden die folgenden Lipidproben eher der inneren oder äußeren Lage der eukaryotischen Zellmembran entsprechen? a) 20% Phosphatidylcholin, 15% Phosphatidylserin und 65% andere Lipide. b) 35% Phosphatidylcholin, 15% Ganglioside , 5% Cholesterin und 45% andere

Answer 31

a) cytosolische Seite b) extrazelluläre Seite

Question 32

Bei manchen Autoimmunerkrankungen bilden die Betroffenen Antikörper, die gegen Zellbestandteile wie DNA und Phospholipide gerichtet sind. Manche der Antikörper reagieren sowohl mit DNA als auch mit Phospholipiden. Welche strukturelle Grundlage hat diese Kreuzreaktion?

Answer 32

Beide besitzen Phosphatgruppen

Question 33

Die meisten Hormone, wie z.B. Peptidhormone, üben ihre Wirkung durch Bindung an Zelloberflächenrezeptoren aus. Steroidhormone erreichen dies jedoch durch Bindung an cytosolische Rezeptoren. Wie ist das möglich?

Answer 33

Steroidhormone sind kleine & lipophile Moleküle und können die Membran passieren.

Question 34

Geben Sie an, ob die folgenden Verbindungen eine Membran eher durch nicht vermittelten oder vermittelten Transport durchqueren werden: a) Ethanol b) Glycerin c) Cholesterin d) ATP

Answer 34

(a,b,c) nicht vermittelt d) vermittelt (ATP/ADP-Translokase in der Mitochondrienmembran)

Question 35

Was geschieht mit dem Kalium-Ionen-Transport durch Valinomycin (Makrolid-Antibiotikum), wenn die Membran unter ihre Übergangstemperatur abgekühlt wird? (Valinomycin ist ein Ionophor, das selektiv Kalium-Ionen transportiert. Dabei wird K+ in einer käfigartigen Struktur komplexiert und so durch die Zellmembran transportiert. Durch diese Transportvorgänge bricht das Membranpotential zusammen und die Zelle stirbt ab.)

Answer 35

Bei dieser Temperatur liegt der parakristalline Zustand (Gel) vor -> Phospholipide sind stark in ihrer Bewegung eingeschränkt -> geringe Fluidität -> Valinomycin bewegt sich langsamer durch die Membran -> Transportgeschwindigkeit sinkt

Question 36

Die Einwanderungsgeschwindigkeit (Flux) einer Substanz X in Zellen wurde bei verschiedenen Konzentrationen von X gemessen und es wurde nachfolgende Funktion erstellt. a) Legt diese Information nahe, dass die Wanderung von X in Zellen durch ein Transportprotein vermittelt wird? b) Welches zusätzliche Experiment müsste man durchführen, um zu beweisen, dass ein Transportprotein beteiligt ist oder nicht?

Answer 36

a) Nein, es handelt sich hierbei um die freie Diffusion, da der Fluss linear zunimmt. (Transporter: Sättigungskurve) b) Transporter inhibieren oder künstlicher Vesikel/Zelle ohne Transporter und Fluss nochmal messen.